专利名称：光通信网络中的网络元件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种在光通信网络，尤其是DWDM(密集波分复用)通信网络中使用的网络元件。
本发明还涉及一种包括相应网络元件的光通信网络。
背景技术：
光通信网络，尤其是DWDM通信网络是众所周知的。例如，US6,307,986 B1公开了一种在双向WDM光通信网络中使用转发器来保护转换的方法。本文的背景技术部分提供了这种类型网络的总体介绍，并参考了更多的背景文献。
DWDM通信网络的基本思想是通过使用波分复用，在一根普通光纤上传输多个光通信信号。这意味着多个要传输的消息被调制到多个光载波波长上，从而，为每个消息提供波长分离的通信信道。
调制过程可以使用不同的调制技术和参数。以下每种不同的方案被称作是调制方案。调制方案可以包括不同的调制形式，例如，归零信号(RZ)的幅移键控，不归零信号(NRZ)的幅移键控，相移键控，差分相移键控(DPSK)以及相位成型二进制传送(PSBT)等等。此外，调制方案可以包括不同的调制技术，例如激光源的直接调制或者光源提供的连续光束的外部调制。同样地，光通信网络可以设计成在所有的通信信道上用一个特定的比特率传送消息信号。
正如光通信技术领域的技术人员所知道的，当光信号通过一根光纤时，会受到多种不同的信号损伤，特别是色散，极化模式色散，散射等。由于光发射机和光接收机之间的距离越长，这些信号的损伤变得越严重，因此，把设计成为覆盖短或者中距离的现存的光通信网络扩展到长或者超长距离就比较困难。此外，由于信号的损伤也是与使用的波长有关的，因此，在现在的概念下，增加或者转换到另外一个波长也比较困难。
为解决在长距离光网络中不断增长的信号损伤问题的已有方法已经正视了色散补偿设备的引入，尤其是自适应补偿设备。虽然这些设备基本上可以提高在长距离上传输的信号的质量，但这些补偿设备相当昂贵，因此会增加全网络的成本。而且，在某些情况下，这些自适应补偿设备会在网络中引入不稳定性。
另一方面，正如本技术领域的技术人员所知道的，不同的调制方案，尤其是不同的调制形式，信号损伤对它们的影响可能是不同的。换句话说，PSBT传输，例如，在抗色散方面就比NRZ更具有健壮性。例如，Charlet等人已经在“Capacity over 21×100km UsingBandwidth-Limited Phased-Shaped Binary Transmission”，ECOC’02中公开了一种使用PSBT的成功方法。同样地，相比较而言，RZ调制形式在抗极化模式色散方面更具有健壮性，参见Khosravani等人的“Comparison of Different Modulation Formats in Terrestrial Systemswith High Polarization Mode Dispersion”，OFC’00，WL5。
发明内容
如上所述，本发明的目的是提供一种网络元件，使得光通信网络，尤其是使用DWDM的透明光通信网络的设计便宜和安装方便。
根据本发明的一个方面，此目的是通过一种网络元件取得的，该网络元件包括-多个用来接收光通信信号的接收机，-多个用来发射光通信信号的发射机，-多个网络连接，每个网络连接具有单独的信号损伤特性，其中的多个接收机和发射机采用多种不同的调制方案，其中的多个接收机和发射机基于单独的信号损伤特性分配给网络连接。
根据本发明的另一个方面，此目的是通过使用所述网络元件，根据网络中的网络元件之间允许的距离，更新光通信网络的现存设计而实现的。
根据本发明的另一个方面，此目的是通过在光通信网络，尤其是DWDM通信网络中使用一种传送消息的方法而实现的，该方法包括如下步骤-提供消息，该消息将从源网络元件被传输到目的网络元件，-在源网络元件端把消息调制到光载波信号上，以及-通过网络连接，把调制的载波信号传输到目的网络元件。
其中的调制步骤包括第一子步骤，在该步骤决定网络连接的单独的信号损伤特性，以及第二子步骤，在该步骤中，根据确定的单独的信号损伤特性，从多种不同的调制方案中选择一种调制方案。
新的网络元件和新的方法使用的思想是提供多种不同的调制方案，更优选地是多种不同的调制形式，使得能够依靠可得到的网络连接的信号损伤特性，选择合适的调制方案。也就是说，对于可能受到色散的网络连接，例如，有可能就会选择一种抗色散方面更具有健壮性的调制方案，而对于其他连接时，就可能会选择RZ或者NRZ。因此，根据所使用的不同的网络连接，网络元件就可以在不同的调制方案之间选择。
由于不同的调制方案，尤其是不同的调制形式，能有差别地允许与不同的网络连接相关的不同的信号损伤，因此在没有使用昂贵的自适应补偿设备来补偿不同的信号损伤的情况下，全网络的通信质量也可以提高。
具体地，例如，根据不同的网络连接使用不同的调制方案，有助于建立这样一个便宜的光通信网络，由于发射机和接收机之间的跳数长度不同，该网络具有不同结构的网络连接。在该种情况下，放弃使用自适应补偿器可以避免在网络中出现不稳定，否则，会出现不稳定。
在DWDM技术中，作为标准设备，已经可以得到具有不同的调制方案的发射机和接收机。因此，作为一种替代方法，组合这些设备成为一个新的网络元件比开发和实施自适应补偿设备更加便宜。而且，使用这些网络元件，为升级现存的短距离或者中距离的网络到长距离或者超长距离提供了一种便宜的方法。对于短距离的，已经在现存网络中使用的调制方案可以维持，而对于增加的长或超长距离跳数的，可以采用更加合适的新的调制方案。
总之，新的网络元件和相应的方法提供了一种更加便宜的方法来建立受到不同信号损伤的光通信网络。这样，上面的目的完全实现了。
在本发明的一个优选实施例中，网络元件还包括复用器，该复用器适合将从使用不同的调制方案的多个发射机来的光通信信号复用到一根光信号输出光纤。
同样的，在一个优选实施例中，网络元件还包括解复用器，该解复用器适合将从一个光信号输入光纤来的光通信信号解复用到多个使用不同的调制方案的接收机。
有了这些优选实施例，新方法扩充到分配光纤上可用的光频谱带宽给不同的调制方案的概念。这些优选实施例甚至还可以使网络的设计更加便宜，因为不需要昂贵的补偿设备，可以在更加有效的方式下使用光纤。例如，由于放置在光纤上的放大器没有最佳的传输特性，DWDM信号中的某些通信信道受到的信号损伤可能比其他的要严重。将具有不同调制方案的信道组合到同一根光纤提供了一种便宜的方法来克服这种情况。新方法甚至可以在光纤链路中使用更加便宜的放大器，这更加可以减少成本。
在又一个优选实施例中，网络元件包括光路径配置单元，该单元设置成根据相应的所希望的网络连接的损耗参数，从多个发射机中选择一个来传输信号。
由于网络元件之间的光路径可以通过改变或者提供适当的参数而改变，因此这个优选实施例增加了灵活性。相应的网络元件可以更加容易的改变成适应不同的运行情况。
在又一个优选实施例中，损伤参数是网络元件和目的节点之间的距离。相应地，当调制方案是根据光通信信号经过的距离来选择时，这是新方法的一个优选实施例。
在使用光分插复用器(OADM)的系统中，该优选实施例特别有用，所述的光分插复用器使得分别从DWDM复用信号中下路光通信信号或上路光通信信号到DWDM复用信号变得容易。由于距离是一个容易决定的参数，此优选实施例提供了一种非常简单，并且便宜的方法来实现这新的思想。
在又一个优选实施例中，多种调制方案包括至少下面的这些调制形式中的几种NRZ，RZ，PSBT和DPSK。
已经证明，在克服现存网络的不同的信号损伤特性方面，上述不同的调制形式特别有用。例如，NRZ是一种相当经济的方法，而它却比PSBT更能抗色散。已经证明，DPSK非常适合克服非线性效应，但它要求一个稍微比较复杂的解调器。组合至少几种如上所述的调制形式，能够为全网络提供非常好的结果。
在又一个优选实施例中，多种调制方案包括对要传输的光信号的直接调制和外部调制。
因为直接调制比外部调制要经济，这个优选实施例又有助于减少成本。然而，外部调制能够提供更高的信号质量。实施这些不同的调制方案，使得可以建立承受得起的更便宜的通信链路以及所需的更高信号质量的链路。如果相应的调制方案被组合到一根光纤，该优选实施例又是特别有用的，尽管在比较便宜的直接调制下，上面所述的调制形式不能全部实现。
在又一个优选实施例中，多种调制方案包括多个用来调制的不同的载波。
当然，为了分离通信信道，在调制过程中使用不同的载波波长是DWDM系统的固有特征。但是，在本发明中，根据不同的信号损伤特性来选择不同的载波波长，也就是，根据决定的信号损伤特性，某个特定的信号可以调制到这个载波波长，或者调制到那个载波波长。为补偿随时间或者运行条件而变化的信号损伤，这个特征特别有用。
在又一个优选实施例中，多种调制方案包括多种不同的比特率。
还有，传输具有不同比特率的信号是众所周知的。然而，在本发明中，这个特征的意思是根据决定的信号损伤特性来选择比特率。为补偿随时间或其他损伤情况而变化的信号损伤，这一优选实施例又特别有用。
不言而喻，如上所述和即将在下面解释的特征不但可以被各个作过说明的组合使用，在不偏离本发明范围的情况下，也可以被其他的组合或者独立地使用。
参考附图，下面将详细讨论本发明。
图1显示了一种新通信网络的简化(部分)方框图。
图2显示了在图1通信网络中的一个网络元件的简化方框图。
具体实施例方式
在图1中，标号10标明了一个简化的光通信网络，最好是DWDM通信网络。然而，本领域的技术人员会认识到本发明并不仅仅限于DWDM通信网络，而是能够被应用到提供多个网络连接的其他光通信网络。
网络10包括多个网络元件，标号12，14，16，18和20标明了这些网络元件。网络元件通过光纤链路22，24，26，28相连。具体地，元件12和20通过直接光纤链路22相连。元件12和14通过包括光放大器30的光纤链路24相连，而该光放大器30可以是掺铒光纤放大器(EDFA)。在光纤链路26上有同样的放大器32，该放大器通过光分插复用器(OADM)连接到光纤链路24。元件14也连接到OADM 34上。
同样地，第二OADM 36连接到光纤链路26的另一端，而且它还连接到光纤链路28和元件16。最后，在这个简化的典型具体实施例中，光纤链路28终止在元件18。
为了清楚起见，在这里，光纤链路22-28只用一条线显示。然而，本领域的技术人员能容易的意识到这些光纤链路典型的包括两条独立的光纤，传输的每个方向都有一条(来和去)。
标号38和40显示了两条典型的网络连接。网络连接38显示了在元件12和元件18之间的通信连接，该连接跨越光纤链路24，26和28，包括光放大器30，32和OADM 34，36。网络连接40显示了在元件12和元件14之间的通信连接，该连接跨越光纤链路24，包括光放大器30和OADM 34。这两条典型的网络连接可能会受到独立的，不同的信号损伤特性的影响，如标号42和44标明的箭头所示。
在图2中，在一个简化的方框图中示意性显示了网络元件12。网络元件12，这里也叫做节点12，为了举例说明，包括本发明的几个实现设备。应当明白，然而，在某个特定的实施方式中，并不全部需要下面将要描述的实现设备。
网络元件12包括(第一)复用器50和解复用器52。复用器50跨越光纤链路24连到光纤24b上，用来发送光通信信号。同样地，解复用器52跨越光纤链路24连到光纤24a上，用来接收光通信信号。复用器50还连到多个发射机上，这些发射机分别用标号54，56，58，60，62标明。发射机54-62使用多种调制方案。例如，发射机54(为清楚起见，其他的发射机不在这里明确显示)可能采用NRZ发射机，发射机56(以及其他发射机)可能采用RZ发射机，发射机58(以及其他发射机)可能采用PSBT发射机，发射机60(以及其他发射机)可能采用DPSK发射机。不言而喻，发射机54-62使用不同的载波波长，这样，复用器50就可以把具有单独的和不同的调制方案的发射机54-62的输出信号复用到一根输出光纤24b上。在复用器50的输出端，显示了一个简化的复用后输出信号的图例，该复用后输出信号具有不同的调制方案64，66。
而且，解复用器52连接到多个接收机70，72，74，76，同样地，这些接收机包括NRZ，RZ，PSBT和DPSK接收机。根据一个优选实施例，接收机70，72，74是多种标准接收机，能够解调NRZ，RZ和PSBT，而接收机76(为清楚起见，其他的接收机不在这里显示)是一种特定的接收机，用于解调DPSK。
光纤链路22同样地连接到(第二)复用器80，该复用器80连接到多个不同的发射机82，84，86。
为了举例说明，网络元件12还包括第三复用器90，为了进一步的传输，该复用器90复用从多个消息源来的输入消息信号。
最后，网络元件12包括光路径配置单元，用标号100标明，该单元包括存储器102，该存储器102适合存储与可得到的网络连接的损伤特性相关的参数。在一个优选实施例中，网络参数可以包括与各自网络连接相关的距离信息。
根据本发明的一个方面，通过光路径配置单元100从多个发射机54-62，82-86中选择一个来发送要传输的源消息信号。根据被选择的发射机，源消息信号被一调制方案调制，然后发射出去。比如，根据存储器102决定的信号损伤特性来选择调制方案和相应的发射机。
为了举例说明不同的损伤特性，可以考虑图1中的网络连接38和40。当沿着网络连接38传输的信号必须经过几个光放大器30，32和几个OADM 34，36，而沿着网络连接40传输的光信号只要经过光放大器30和OADM 34。这样，根据它们的目的地不同，各自的光信号受到的影响不同。由于网络元件12和18之间的距离比元件12和14之间距离要长，因此，沿着网络连接38传输的光信号受到的色散和极化模式色散的损伤比沿着网络连接40传输的光信号要严重。因此，最好为沿着网络连接38传输的信号选择一种比沿着网络连接40传输的信号更具健壮性的调制方案。
因此，有可能会出现这样的情况，要求元件12和16之间的信号传输质量比元件12和14之间的信号传输质量要好。所以，到元件16的光信号可能采用外部调制，而到元件14的光信号就可能采用便宜的直接调制。
同样地，可以根据最佳的传输特性来选择比特率和载波波长。
新方法在没有增加新的放大器或者昂贵的补偿设备的情况下，能够应付网络中的差的传输情况。因此，这是一种便宜的方法来改善和升级现存的光网络。
权利要求
1.一种用于光通信网络(10)的网络元件，特别是DWDM通信网络，该网络元件包括用来接收光通信信号的多个接收机(70-76)，用来发送光通信信号的多个发射机(54-62，82-86)，以及多个网络连接(38，40)，每个网络连接(38，40)具有单独的信号损伤特性(42，44)，其中多个接收机(70-76)和发射机(54-62，82-86)使用多种不同的调制方案(64，66)，以及其中多个接收机(70-76)和发射机(54-62，82-86)根据单独的信号损伤特性(42，44)被连接到网络连接(38，40)。
2.如权利要求1所述的网络元件，还包括复用器(50，80)，所述复用器适合将从使用不同的调制方案的多个发射机(54-62，82-86)来的光通信信号复用到一根输出光纤(24b)。
3.如权利要求1所述的网络元件，还包括解复用器(52)，所述解复用器适合将从一根输入光纤(24a)来的光通信信号解复用到使用不同的调制方案的多个接收机(70-76)。
4.如权利要求1所述的网络元件，还包括光路径配置单元(100)，该单元配置成根据相应的希望的网络连接(38，40)的损伤参数(102)，从多个发射机(54-62，82-86)中选择一个来传输信号。
5.如权利要求4所述的网络元件，其中损伤参数(102)是网络元件(12)和目标节点(18)之间的距离。
6.如权利要求1所述的网络元件，其中多种调制方案(64，66)包括要发送光通信信号的直接调制和外部调制。
7.如权利要求1所述的网络元件，其中多种调制方案(64，66)包括用来调制的多个不同的载波波长。
8.如权利要求1所述的网络元件，其中多种调制方案(64，66)包括多种不同的比特率。
9.一种光通信网络，该网络包括多个节点，节点之间通过多个网络连接(38，40)相连，其中至少多个节点包括如权利要求1-8中任何一个所限定的网络元件(12-18)。
10.一种使用如权利要求1-8中任何一个所限定的网络元件的方法，用来根据网络元件(12-18)之间允许的距离，更新光通信网络(10)。
11.一种在光通信网络(10)中传送消息的方法，尤其是DWDM通信网络，该方法包括如下步骤提供消息，该消息将从源网络元件(12)发送到目的网络元件(14，18)，在源网络元件(12)端用消息调制光载波信号，以及跨越网络连接(38，40)，发送调制后的载波信号到目的网络元件(14，18)，其中调制步骤包括第一子步骤，该步骤决定网络连接(38，40)的单独信号损伤特性(42，44)，以及第二子步骤，该步骤根据决定的单独的信号损伤特性(42，44)，从多种不同调制方案中选择一种调制方案(64，66)。
全文摘要
本发明公开了一种光通信网络，以及在该网络中使用的网络元件。所述网络元件包括多个接收机(70－76)，用来接收光通信信号，多个发射机(54－62，82－86)，用来发送光通信信号，以及多个网络连接，每个网络连接具有单独的信号损伤特性。多个接收机(70－76)和发射机(54－62，82－86)适合使用多种不同的调制方案(64，66)。而且，根据单独的信号损伤特性，多个接收机(70－76)和发射机(54－62，82－86)被分配给网络连接。
文档编号H04J14/02GK1551549SQ200410037239
公开日2004年12月1日 申请日期2004年4月29日 优先权日2003年5月5日
发明者斯特凡妮·拉纳, 斯特凡妮 拉纳, 佩南克斯, 德尼·佩南克斯, 奥利维耶·奥杜安, 耶 奥杜安, 亚恩·弗里纳克, 弗里纳克 申请人:阿尔卡特公司